Blanc SIMI 9 - Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'ingéniérie, matériaux, procédés, énergie

Simulation de la dynamique de particules inertielles non sphériques en couche limite turbulente. – PLAYER

PLAYER

Simulation de la dynamique de particules inertielles non sphériques en couche limite turbulente

Etudes préliminaires

L'objectif est d'analyserla bibliographie existante sur les coeffcients hydrodynamiques pour des particules non sphériques d'une part et d'autre part de débuter une étude sur les rebonds de particules non sphériques.

Des codes de simulations (Fluent et Thétis) sont utilisés pour obtenir les forces de trainée et de portance agissant sur des particules non sphériques.

Des résultats sont obtenus pour de bas et haut nombre de Reynolds en utilisant Fluent. Ces résultats montrent la faisabilité de Fluent à calculer ces coeffcients. Cependant, les résultats obtenus pour de faibles nombres de Reynolds ne coincident pas avec la littérature. D'autres études sont nécessaires.

La perspective immédiate est de comprendre pourquoi les résultats à bas nombre de Reynolds ne coincident pas avec ceux de la littérature. Une étude sur le maillage est nécéssaire.

International workshop, Lecce, June7-9, 2012 «Non ideal particles and aggregates in turbulence«.
oral presentation : « Ability of commercial CFD code to compute the hydrodynamics forces acting on non spherical particles«.
Jorge Andrès Sierra

Le projet s’attache à comprendre et à modéliser le comportement de particules inertielles non sphériques transportées par des écoulements turbulents. La modélisation des écoulements à phase dispersée telle qu'elle a été développée repose sur l'hypothèse de sphéricité des particules. La finalité du projet est d'inclure la non-sphéricité des particules dans la modélisation afin de réaliser des simulations numériques macroscopiques de ce type d’écoulement avec des codes de calcul industriels. L'étude se consacrera aux mécanismes de dispersion (interaction des particules avec la turbulence), de collisions et de rebonds sur les parois qui sont les principaux phénomènes physiques gouvernant la dynamique de la phase dispersée. Nous proposons ainsi à travers les compétences complémentaires de chaque partenaire (LEMTA, IMFT, et l’I2M) de lever le verrou scientifique lié à la non sphéricité des particules avec une volonté particulière : sortir du régime de Stokes (faible nombre de Reynolds particulaire), régime pour lequel de nombreuses études existent dans la littérature. Cependant, effectuer de telles simulations à une échelle macroscopique nécessite de connaître d’abord exactement les forces hydrodynamiques, ainsi que le couple s’exerçant sur ces particules. De même, les phénomènes de rebonds de ce type de particules à la paroi constituent également un des thèmes que nous allons aborder. En effet, une simulation macroscopique nécessite l’introduction de conditions aux limites pour la phase dispersée. A l’heure actuelle, peu de modèles existent dédiés à ce comportement en proche paroi. Ainsi, les trois partenaires mettent leur compétence à disposition pour avancer significativement sur ces problèmes physiques et numériques. Compte tenu des compétences de chacun, le travail proposé dans ce projet comporte différentes tâches complémentaires. En effet, c’est à partir de simulations numériques à l’échelle de la particule (échelle microscopique) que cette étude va débuter afin d’accéder à des données exactes (force et couple calculés à partir de la répartition de pression autour des particules). Ces données seront partagées par l’ensemble des partenaires qui les introduiront d’abord dans des simulations à échelle mésoscopique où l’effet collectif d’un ensemble de particules pourra être étudié (Simulation numérique directe couplé à un suivi lagrangien DNS/DPS). La dispersion ainsi que les rebonds particules-paroi seront alors les thèmes privilégiés des études menées par le LEMTA et l’IMFT d'un point de vue modélisation. Bien évidement afin d’atteindre l’objectif de réaliser des simulations numériques macroscopiques, des simulations seront effectuées avec des codes dédiés. Toute la pertinence des résultats pourra alors être mis en exergue.

Coordinateur du projet

INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE NANCY (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE NANCY
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Institut Polytechnique de Bordeaux (IPB)

Aide de l'ANR 338 946 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2011 - 48 Mois

Liens utiles